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第3章.转向机构的设计 转向机构简图 采用凸轮推杆转向机构 4.1 自由度的计算 平面机构自由度，由于在平面机构中，各构件只做平面运动，所以每个自由机构只具有三个自由。而每个平面低副（转动副和移动副）个提供两个约束，每个平面高副只提供一个约束。设平面机构中共有n个活动构件（机架不是活动构件），在个机构件尚未用运动副连接时，它们共有3n个自由度。而当个机构用运动副连接之后，设共有P1个低副和Ph个高副，则它们提供（2P1+Ph）个约束，故机构的自由度为 F=3n-（2P1+Ph） 机构简图 F=3n-（2P1+Ph） =1 得出此机构的运动可以实现。 4.2 齿轮传动 圆柱齿轮传动 用于平行轴间的传动，一般传动比单级可到8,最大20，两级可到45,最大60，三级可到200，最大300。传递功率可到10万千瓦,转速可到10万转／分，圆周速度可到300米/秒。单级效率为0.96～0.99。直齿轮传动适用于中、低速传动。斜齿轮传动运转平稳，适用于中、高速传动。人字齿轮传动适用于传递大功率和大转矩的传动。圆柱齿轮传动的啮合形式有3种:外啮合齿轮传动，由两个外齿轮相啮合，两轮的转向相反；内啮合齿轮传动，由一个内齿轮和一个小的外齿轮相啮合，两轮的转向相同；齿轮齿条传动，可将齿轮的转动变为齿条的直线移动，或者相反。 锥齿轮传动 　 　用于相交轴间的传动。单级传动比可到6，最大到8，传动效率一般为0.94～0.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到370千瓦，圆周速度5米／秒。斜齿锥齿轮传动运转平稳，齿轮承载能力较高，但制造较难，应用较少。曲线齿锥齿轮传动运转平稳，传递功率可到3700千瓦，圆周速度可到40米／秒以上。 综上所述根据本机构选择直尺圆柱齿轮传动。 4.22. 齿轮材料的选择 齿轮应按照使用的工作条件选择合适的材料。齿轮材料的合适与否于对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接影响。 1．常用的齿轮材料 制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。摩擦、润滑理论和润滑技术是 齿轮研究中的基础性工作，研究弹性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率。 2．齿轮材料的基本要求 应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。 3．材料的使用性能 使用性能主要是指在工作条件下，材料应具有的力学性能、物理性能和化学性能，这是选材时首先应予保证的。对于机械零件和工程构件，最重要的是力学性能。齿轮在机器中的主要作用是传递功率与调节速度。在工作时，齿轮通过齿面得接触传递动力，周期的受弯曲应力盒接触应力。在啮合的齿面上，还承受强烈的摩擦力和冲击力等。 因此要求齿轮材料具有：较高的弯曲疲劳和接触疲劳强度；齿面有较高硬度和耐磨性；齿轮心部要有足够的强度和韧性。所以材料采用40Cr。 4．材料的工艺性能 制造每一个零件都要经过一系列的加工过程，因此，将材料加工成零件的难易程度，将直接影响零件的质量、生产效率和加工成本。 工艺性能中最突出的问题是切削加工性和热处理工艺性。因此绝大部分材料需经过切削加工和热处理。 5．材料的经济性 在满足使用性能的前提下，选用材料时应注意降低零件的总成本。零件的总成本包括材料本身的价格、加工费和其他费用，有时甚至还要包括运费与安装费用。 在金属材料哦中，非金刚和铸铁的价格都比较低廉，而且加工方便。因此在能够满足零件力学性能与工艺性能的前提下，选用非合金刚和铸铁可降低成本。对于一些只要求表面性能高的零件，可选用廉价钢种进行表面强化处理来达到。另外，在考虑材料的经济性时不宜单纯的以价格来比较材